명시야 현미경 영상에서의 세포 분할을위한 이중 사전 학습 기법

이규현(Gyuhyun Lee),트란민콴(Tran Minh Quan),정원기(Won-Ki Jeong) 한국컴퓨터그래픽스학회 2016 컴퓨터그래픽스학회논문지 Vol.22 No.3

본 논문은 명시야 (bright-field) 현미경 영상를 위한 데이터 기반 세포 분할 알고리즘을 제시한다. 제시된 알고리즘은일반적인 사전 학습 기법과 다르게 동시에 두 개의 사전과 관련된 희소 코드 (sparse code)를 통해 정의된 에너지 함수의 최소화를 진행하게 된다. 두 개의 사전 중 하나는 명시야 영상에 대해학습된 사전이고 다른 하나는 사람에 의해 수작업으로 세포 분할된 영상에 대해학습된 것이다. 학습된두개의 사전을 세포 분할 될 새로운 입력 영상에 대해 적용하여 이와 관련된 희소코드를 획득한 후 픽셀단위의 분할을 진행하게 된다. 효과적인 에너지최소화를 위해합성곱희소코드(Convolutional Sparse Coding)와Alternating Direction of Multiplier Method(ADMM)이 사용되었고 GPU를 사용하여 빠른분산 연산이 가능하다. 본 연구는 이전에 사용된 가변형 모델 (deformable model)을이용한 세포 분할 방식과는다르게 제시된 알고리즘은 세포 분할을 위해 사전 지식이 필요없이 데이터 기반의 학습을 통해서 쉽고 효율적으로 세포 분할을 진행할 수 있다. Cell segmentation is an important but time-consuming and laborious task in biological image analysis. An automated, robust, and fast method is required to overcome such burdensome processes. These needs are, however, challenging due to various cell shapes, intensity, and incomplete boundaries. A precise cell segmentation will allow to making a pathological diagnosis of tissue samples. A vast body of literature exists on cell segmentation in microscopy images [1]. The majority of existing work is based on input images and predefined feature models only – for example, using a deformable model to extract edge boundaries in the image. Only a handful of recent methods employ data-driven approaches, such as supervised learning. In this paper, we propose a novel data-driven cell segmentation algorithm for bright-field microscopy images. The proposed method minimizes an energy formula defined by two dictionaries – one is for input images and the other is for their manual segmentation results – and a common sparse code, which aims to find the pixel-level classification by deploying the learned dictionaries on new images. In contrast to deformable models, we do not need to know a prior knowledge of objects. We also employed convolutional sparse coding and Alternating Direction of Multiplier Method (ADMM) for fast dictionary learning and energy minimization. Unlike an existing method [1], our method trains both dictionaries concurrently, and is implemented using the GPU device for faster performance.

명시야 현미경 영상에서의 세포 분할을 위한 이중 사전 학습 기법

이규현(Gyuhyun Lee),트란민콴(Tran Minh Quan),정원기(Won-Ki Jeong) 한국컴퓨터그래픽스학회 2016 한국컴퓨터그래픽스학회 학술대회 Vol.2016 No.7

본 논문은 명시야 (bright-field) 현미경 영상를 위한 데이터 기반 세포 분할 알고리즘을 제시한다. 제시된 알고리즘은 일반적인 사전 학습 기법과 다르게 동시에 두 개의 사전과 관련된 희소 코드 (sparse code)를 통해 정의된 에너지 함수의 최소화를 진행하게 된다. 두 개의 사전 중 하나는 명시야 영상에 대해 학습된 사전이고 다른 하나는 사람에 의해 수작업으로 세포 분할된 영상에 대해 학습된 것이다. 학습된 두 개의 사전을 세포 분할 될 새로운 입력 영상에 대해 적용하여 이와 관련된 희소코드를 획득한 후 픽셀 단위의 분할을 진행하게 된다. 효과적인 에너지 최소화를 위해 합성곱 희소코드(Convolutional Sparse Coding)와 Alternating Direction of Multiplier Method(ADMM)이 사용되었고 GPU를 사용하여 빠른 분산연산이 가능하다. 본 연구는 이전에 사용된 가변형 모델 (deformable model)을 이용한 세포 분할 방식과는 다르게 제시된 알고리즘은 세포 분할을 위해 사전 지식이 필요없이 데이터 기반의 학습을 통해서 쉽고 효율적으로 세포 분할을 진행할 수 있다. Cell segmentation is an important but time-consuming and laborious task in biological image analysis. An automated, robust, and fast method is required to overcome such burdensome processes. These needs are, however, challenging due to various cell shapes, intensity, and incomplete boundaries. A precise cell segmentation will allow to making a pathological diagnosis of tissue samples. A vast body of literature exists on cell segmentation in microscopy images [1]. The majority of existing work is based on input images and predefined feature models only – for example, using a deformable model to extract edge boundaries in the image. Only a handful of recent methods employ data-driven approaches, such as supervised learning. In this paper, we propose a novel data-driven cell segmentation algorithm for bright-field microscopy images. The proposed method minimizes an energy formula defined by two dictionaries – one is for input images and the other is for their manual segmentation results – and a common sparse code, which aims to find the pixel-level classification by deploying the learned dictionaries on new images. In contrast to deformable models, we do not need to know a prior knowledge of objects. We also employed convolutional sparse coding and Alternating Direction of Multiplier Method (ADMM) for fast dictionary learning and energy minimization. Unlike an existing method [1], our method trains both dictionaries concurrently, and is implemented using the GPU device for faster performance.

4차산업혁명 기술의 환경분야 적용 및 전망 - 환경정책기반공공기술개발사업 과제를 중심으로 -

김규현(Gyuhyun Kim),한인섭(Ihnsup Han) 대한환경공학회 2022 대한환경공학회지 Vol.44 No.11

목적 : 최근 국내외 전 분야에서 4차산업혁명에 대한 논의가 활발히 진행되고 있으며 환경분야에서도 관련된 연구개발이 폭넓게 진행되고 있다. 4차 산업혁명의 핵심은 초연결, 초지능 및 융복합이다. 주요기술은 인공지능(Artificial Intelligence), 사물인터넷(Internet of Things), 차세대 통신기술(Fifth Generation communication technology), 로봇, 블록체인, 드론, 3D(Three Dimension) 프린터, 빅데이터, 무인 운송수단, 바이오 공학, 신소재, 공유경제, VR/AR (Virtual Reality/Augmented Reality) 등이 있다. 4차산업혁명 기술의 환경적용 사례를 통해 발전방안을 모색하고자 한다. 방법 : 2011년에서 2020년까지 추진된 환경정책기반공공기술개발사업 과제를 중심으로 4차산업혁명기술이 적용된 사례를 분석하고 향후 전망을 도출하였다. 결과 및 토의 : 4차산업기술은 침수를 대비하게 위해 인공신경망을 이용한 유량예측시스템, 증강현실을 이용한 상하수관로 정보 제공, 드론을 이용한 환경감시 및 식생입체 구조 판별, 인공지능을 이용한 동물 울음소리 기반 개체식별 기술 등 다양한 분야에 적용되었다. 앞으로 환경분야의 설계, 운영, 유지관리, 조사, 감시, 서비스 제공 등 다양한 분야에서 4차산업혁명 기술이 적용되어 작업환경 개선, 서비스 품질 향상, 운영 효율화 등이 예상된다. 결론 : 스마트 환경기술 전환에 따라 산업 고도화 및 고부가가치 창출이 가능할 것으로 예상되며 이를 위해 정책적 지원과 기술 개발이 지속적으로 추진되어야 한다. Objectives : Recently, the Fourth Industrial Revolution has been actively discussed in all fields around the world. And the related R&D(Research and Development) has been widely conducted in the environmental field. The core of the Fourth Industrial Revolution is hyperconnectivity, superintelligence, and convergence. Major technologies related with it are AI(Artificial Intelligence), IoT(Internet of Things), 5G(Fifth Generation communication technology), robots, blockchain, drones, 3D(Three Dimension) printers, big data, unmanned transportation, biotechnology, new materials, sharing economy, and VR/AR(Virtual Reality/Augmented Reality), etc. It is intended to seek development plans through the examples of the 4th industrial revolution technology’s environmental application. Methods : In concentration of the public technology development project, based on environmental policy, conducted from 2011 to 2020, some cases of the 4th industrial revolution technology’s environmental application have been analyzed and the future prospects have been derived. Results and Discussion : The 4th Industrial Revolution technology has been applied in various fields such as design, operation, maintenance, investigation, monitoring, and service provision in the environmental field. Therefore, in the future, it is expected that there will be working environment improvement, the progress of service quality and operational efficiency. Conclusion : With the transition to smart environmental technology, it is expected that it will be possible to advance the industry and create high value-added things. To do so, government policy support and technology development should be continuously executed.

Macro model for stochastic behavior of resistance distribution of magnetic tunnel junction

Kil, Gyuhyun,Choi, Juntae,Song, Yunheub Institute of Pure and Applied Physics 2015 Japanese Journal of Applied Physics Vol.54 No.4

Rapid-prototyped PCL/fucoidan composite scaffolds for bone tissue regeneration: design, fabrication, and physical/biological properties

Jin, Gyuhyun,Kim, Geun Hyung Royal Society of Chemistry 2011 Journal of materials chemistry Vol.21 No.44

<P>Biomedical composite scaffolds consisting of poly(ε-caprolactone) (PCL) and fucoidan (Fu) fabricated by a melt-plotting system can be applied as a potential scaffold for bone tissue regeneration. In this study, the pore size and strut diameter of the layer-by-layer composite scaffolds were fixed at 305 μm and 300 ± 15 μm, respectively, and the effect of various compositions (3, 5, 10, 20 wt%) of fucoidan on the morphology, hydrophilic properties, water-absorption ability, and mechanical characterization of the scaffolds was evaluated. Through the water-contact angle and water-absorption abilities, the composite scaffolds complemented with fucoidan displayed dramatically increased hydrophilic properties and higher mechanical properties (22% increase of Young's modulus at 10 wt% of fucoidan) under limited compositions of fucoidan compared to the pure PCL scaffold. The <I>in vitro</I> biocompatibility of the scaffolds was examined using osteoblast-like-cells (MG63). Specifically, cellular proliferation and mineralization were assessed. Based on scanning electron microscope (SEM) images, the cells more easily adhered and grew on the surface of the PCL/Fu scaffolds, showing a 30% enhanced mineral deposition compared to the pure PCL scaffold after 14 days of cell culture. This result was due to the continuous release of fucoidan from the composite scaffold. These physical and biological results demonstrate that composite PCL/Fu scaffolds represent a potential biomaterial for enhancing bone tissue regeneration.</P> <P>Graphic Abstract</P><P>In this work, we fabricated biocomposites consisting of polycaprolactone and fucoidan by using a melt-plotting system and those can be applied as a potential scaffold for bone tissue regeneration. <IMG SRC='http://pubs.rsc.org/services/images/RSCpubs.ePlatform.Service.FreeContent.ImageService.svc/ImageService/image/GA?id=c1jm12915e'> </P>

증강 비디오 합성 및 편집 시스템

황규현(Gyuhyun Hwang),박상훈(Sanghun Park) 한국정보과학회 2012 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.18 No.12

본 논문에서는 사용자 친화적인 증강 비디오 합성 및 편집 시스템을 제안하고, 시스템을 구성하는 핵심 기능들과 각 기능들을 위한 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)에 대해 설명한다. 핵심 기능들은 크게 비디오기반 모델링, 조명 추정 및 그림자 생성, 그리고 동적 영상기반 조명과 렌더링으로 구성되며, 복잡한 수작업과 숙련도를 요구하지 않는 사용자 친화적인 GUI를 구현함으로써 사용자의 간단한 조작만으로 사실적이고 자연스러운 합성 및 편집 결과를 얻을 수 있도록 설계하였다. 본 논문에서는 제안된 시스템의 각 기능들에 대해 구체적으로 설명하고, 이를 이용한 실험 결과를 통해 제안된 시스템을 이용해 효과적인 비디오 합성 및 편집이 가능함을 증명하고자 한다. In this paper, we propose a novel user-friendly augmented video compositing and editing system, and we present core functions and GUIs implemented in the system. The core functions consist of image-based modeling, light estimation and shadow generation, and dynamic image-based lighting and rendering. Since the user-friendly GUI dose not require complicate manipulation or special skill level, it enable users to create composed and edited photo-realistic videos by quite simple operation. We present the details of the functions, and show that the system efficiently allows the user to compose and edit given videos.

사이버 킬 체인 기반 악성코드 공격 사례 분석

전규현(GyuHyun Jeon),전승호(Seungho Jeon),서정택(Jung Taek Seo) ICT플랫폼학회 2023 ICT플랫폼학회 하계학술발표대회논문집 Vol.10 No.2

사이버 보안은 지속적으로 진화하는 보안 도구와 기술로 인해 강화되고 있지만, 시스템 내에 단 하나의 취약점이 존재해도 공격자는 악성코드 등의 공격을 통해 침입할 수 있다. 따라서 시스템의 취약점을 발견하고 보완하며, 외부 접점에서 발생하는 공격에 대한 보호가 필요하다. 또한, 악성코드의 공격 과정을 식별하여 적합한 보안 대책을 수립하는 것이 중요하다. 이에, 본 논문에서는 사이버 킬 체인(Cyber Kill Chain, CKC) 프레임워크를 사용하여 악성코드 공격 사례 분석을 진행하고, 도출된 위협 요소에 대한 대응방안을 제시하였다.

대용량 지형 데이터를 위한 웹 기반 분산 가시화 시스템

황규현(Gyuhyun Hwang),윤성민(Seongmin Yun),박상훈(Sanghun Park) 한국멀티미디어학회 2011 멀티미디어학회논문지 Vol.14 No.6

보행자 두부 상해치 감소를 위한 자동차 Hood Rib의 형상 최적화

황규현(GyuHyun Hwang),표정현(JungHyun Pyo),홍정화(JungHwa Hong),고은영(EunYoung Ko),김훈희(HunHee Kim) 한국자동차공학회 2011 한국자동차공학회 학술대회 및 전시회 Vol.2011 No.11

The head injury takes one of the highest percentages of pedestrian injuries when a car to pedestrian accident occurs. So in this research, we handled the compact car model as a case and chose the child pedestrians as for the subject who are weakest traffic accidents. We have applied EuroNCAP and progressed the head impact test and also applied the shape optimization on the hood inner panel which influences significantly to pedestrian’s head injury criteria. The method is changing the number of hood inner’s ribs to figure out the effect and found the correlation between shape of rib and HIC. The number of optimal ribs is selected for the durability of hood and balance of car as a symmetrical shape. The sensitivity analysis have progressed by using fractional factorial design and applied central composite design to achieve the optimal shape of rib.

차량 구조강성 및 보행자 머리 상해를 고려한 Hood 형상 최적화

황규현(GyuHyun Hwang),홍정화(JungHwa Hong),고은영(EunYoung Ko),임광배(GwangBae Lim),김훈희(HunHee Kim) 한국자동차공학회 2012 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2012 No.5

Recently pedestrian’s safety has been a major problem in the automobile industry. It became important as well as driver’s safety. Crashing with car causes the dangerous factors, especially to child because of these factors, some countries like Europe, USA and Japan has already established their own rule of safety for pedestrian and implemented it. In this study, we change the shape of hood inner panel to reduce HIC of child pedestrian. We applied EuroNCAP on our study. We determined only the middle range of hood among WAD’s 1000 to 1250 because our model is the compact car. This study’s object is reduction of HIC. So we figured out the number of optimal ribs, and applied design of experiment (DOE) to find optimal rib shapes. Then we applied hole and change of the hood side shape to reduce HIC of child head injury. In addition, only for considering the design of pedestrian"s safety might cause structural problem as for this problem we have simulated the structure of hood for all kinds of possibilities.